direttore Filippo Astone

STAIN

Le mosse future di STMicroelectronics

di Filippo Astone e Laura Magna♦La multinazionale italo-francese dell’elettronica punta sul carburo di silicio per costruire chip destinati alle auto elettriche, in primis la mitica Tesla di Elon Musk. Previsti due miliardi di investimenti ad Agrate Brianza e 250 milioni a Catania. Ma sul piatto c’è molto altro…

Fino a due miliardi di dollari stanziati per realizzare una grande fabbrica ad Agrate Brianza in grado di processare wafer da 12 pollici dagli 8 attuali, e 250 milioni a Catania per implementare le tecnologie innovative basate sul carburo di silicio. Si tratta degli investimenti di STMicroelectronics per costruire chip sempre più evoluti, ideati e fabbricati in Italia per applicazioni rivoluzionarie nell’industria automobilistica (auto a guida autonoma e veicoli elettrici) e nell’Internet of Things. Questi investimenti rappresentano anche i driver di sviluppo per i prossimi anni della multinazionale italo-francese fondata da Pasquale Pistorio, uno dei maggiori punti di forza della nostra industria e una grande impresa (l’unica rimasta nel mondo dell’elettronica) che compete da pari a pari con i colossi americani e asiatici.

Ne abbiamo parlato con Orio Bellezza, che  in STMicroelectronics è  amministratore delegato della filiale italiana e  soprattutto il numero uno della parte produttiva, con le deleghe su Technology, Manufacturing and Quality. Bellezza si occupa della manifattura di front-end (ovvero di tutte le fasi che consentono il passaggio dal wafer di silicio al chip stampato) e di back-end. Prima però di addentrarci nelle fabbriche, diamo uno sguardo ai numeri della multinazionale.

 

Orio Bellezza, amministratore delegato della filiale italiana STMicroelectronics

ST: i numeri e gli impianti 4.0

Nel 2018 ST, che è quotata al New York Stock Exchange, su Euronext a Parigi e in Borsa Italiana, ha realizzato ricavi netti per 9,66 miliardi di dollari: il gruppo, che opera sui mercati internazionali, ha circa 46.000 dipendenti in 11 siti produttivi nel mondo, oltre che 80 uffici sales & marketing in 35 paesi che servono oltre 100mila clienti. «La nostra produzione è basata su sei siti, per le fabbriche di front end, di cui 5 in Europa e uno a Singapore. Oltre alle fabbriche italiane, abbiamo siti a Crolles, Rousset e Tours in Francia. Inoltre abbiamo cinque siti per la parte di assemblaggio, a Malta, Marocco, in Cina (Shenzhen), nelle Filippine e in Malesia», dice Bellezza a Industria Italiana. Il modello prevede che essi siano gestiti a breve distanza e in coordinamento con le attività di R&S: nell’innovazione, il gruppo impiega 7.400 dipendenti e una spesa equivalente a circa il 15% dei propri ricavi 2018 (ovvero 1,4 miliardi di dollari di cui 436 milioni di euro in Italia).

Tutti gli impianti di front-end, inoltre, hanno un’organizzazione 4.0: «Le nostre macchine sono da sempre interconnesse e dotate di una sensoristica altamente sofisticata: oggi stiamo cercando di ricavare il maggior beneficio possibile dai big data con il progetto Manufacturing Data & Analytics che punta al miglioramento delle politiche di manutenzione predittiva e di tracciamento della qualità. Quando stampiamo mille dispositivi sulla slice, abbiamo una resa che può essere di 950 ma anche di 700 a seconda della maturità del processo e della dimensione del dispositivo. La resa elettrica prevede che ci sia un continuo lavoro da parte dell’ingegneria per diminuire la difettosità: i big data ci offrono strumenti potentissimi dal punto di vista della correlazione tra risultato finale e comportamento dell’attrezzatura di produzione. Per capire cosa è successo su di un dispositivo difettoso tra mille, dobbiamo estrarre i dati prodotti dalle macchine di lavorazione e cercare di capire le correlazioni, per esempio se un parametro si è leggermente spostato. L’accesso più economico per elaborare questi dati sono proprio i big data».

 

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Tesla Norway

Il carburo di silicio a Catania: applicazioni per il mondo Tesla?

Questo è l’ombrello sotto cui lavorano tutte le fabbriche di ST. Ma la più importante novità tecnologica è il carburo di silicio, interamente sviluppato a Catania e destinato a sostituire progressivamente il silicio, oggi prevalente nelle applicazioni di alta potenza nell’automotive e nell’industriale. «I dispositivi di potenza basati sul carburo di silicio serviranno i mercati automotive e industriale: in particolare quello che facciamo a Catania va in gran parte ad alimentare i veicoli elettrici».

I clienti che usano i chip di STM per rendere ancora più potenti, veloci e autonome le loro auto

Nell’azienda oggi guidata a livello mondiale da Jean-Marc Chery c’è ovviamente la massima riservatezza sull’argomento. Industria Italiana ha cercato in ogni modo di estrarre informazioni al proposito, ma invano. Tuttavia, basta andare su Google per scoprire che molti giornali di settore e analisti finanziari hanno scritto che STMicroelectronics produce i chip per le auto Tesla, senza mai venire smentiti nè dalla grande industria italiana né dall’innovativa multinazionale fondata da Elon Musk. Per esempio lo si può leggere qui e qui. E’ molto importante il fatto che il più visionario produttore di auto elettriche abbia abbracciato questa innovazione, integrandola nella sua Tesla model 3.

 

Jean-Marc Chery, presidente e ad STMicroelectronics

 

«Il carburo di silicio è un materiale nuovo alternativo al silicio che ha la prerogativa di essere più efficiente nella conversione di energia, con perdite inferiori. In sostanza questa tecnologia consente al veicolo elettrico di trasferire energia dalla batteria al motore con maggiore efficienza e preservando la durata della carica [oppure l’autonomia] della batteria. È una produzione che abbiamo iniziato in grandi volumi da gennaio 2018 e che quest’anno potrebbe arrivare a regime: gli investimenti fatti e da completare entro il 2019 ammontano a 250 milioni di dollari», dice Bellezza.

«Il chip di cui parliamo è un transistore di potenza che consente di trasferire energia dalla batteria all’inverter che alimenta il motore: in sostanza permette di trasformare l’energia da alimentazione in continua ad alternata. Certamente il materiale è ancora nuovo, ma con una supply chain i cui volumi sono in forte ascesa. Possiamo ipotizzare che, risolti alcuni colli di bottiglia, si potrà diffondere rapidamente come merita». STMicroelectronics lavora con oltre 20 car maker, quindi se ripone fiducia in ipotesi industriali come questa è per ragioni ben fondate.

 

Il rendering del nuovo stabilimento ad Agrate Brianza

La fabbrica R3 ad Agrate Brianza

Se a Catania c’è il carburo di silicio, ad Agrate Brianza ci sono le tecnologie per smart e discrete power, ospitate in una nuova fabbrica il cui cantiere è stato aperto da pochi mesi: l’ R3 – così si chiamerà l’impianto che andrà progressivamente a sostituire l’R2 – sarà adibito alla produzione su wafer a 12 pollici (dagli attuali 8) che consentirà maggior efficienza. Da ogni wafer sarà, in sostanza, possibile ottenere più chip, ed è questo l’elemento principale capace di portare valore per il gruppo: «I chip per la potenza discreta sono focalizzati su applicazioni ad alta tensione e potenza e circuteria più semplice; quelli “smart” aggiungono alla potenza il concetto dell’elaborazione intelligente. Entrambi sono indirizzati ai mercati automotive e industriali».

La roadmap per la finalizzazione di R3 è molto serrata: «Entro fine anno vedremo l’edificio al tetto, nel 2020 immetteremo le prime macchine per il processamento: la nostra unità produttiva è la fetta di silicio: partiremo con una linea di sviluppo e pre-produzione, di industrializzazione con capacità di 500 fette alla settimana. Avremo speso 450 milioni di euro entro il 2020 e quando il mercato lo richiederà potremo far salire la capacità fino a 5500 fette alla settimana con un investimento complessivo di 2 miliardi di dollari, nel giro di qualche anno».

Tutto questo sarà finanziato anche attraverso i fondi di un programma europeo per la microelettronica partecipato anche dal governo italiano, Important Projects of Common European Interest(Ipcei). Sono previste assunzioni iniziali, di circa 2-300 unità, ma la visione è che questo impianto possa assorbire la naturale obsolescenza dei vecchi impianti da 8 pollici, dove ST impiega 2500 dipendenti.

 

Chip al silicio
Il processo di produzione del chip

Per comprendere meglio il senso di questo investimento che vale un quinto del fatturato di ST, vale la pena dare uno sguardo al processo di produzione del chip, a partire dalla fetta di silicio. «Le fasi di lavorazione del chip sono diverse: la prima è quella che porta dal silicio vergine, che viene acquistato da fornitori terzi, allo stampaggio del semiconduttore (ed è quella che si realizza nella fabbrica di STe che si definisce attività di front-end). L’assemblaggio, il back-end, prevede che i chip vengano separati e incapsulati per essere poi usati dai clienti per l’applicazione finale. L’industria dei semiconduttori ha diversi paradigmi che la guidano: il primo è un aumento di complessità produttiva. Ci vogliono oggi da 300 fino a mille passaggi di processo per arrivare allo stampaggio dal silicio vergine. Il ciclo di lavorazione implica un tempo che varia da uno fino a tre mesi o più».

L’altro paradigma è la crescita della miniaturizzazione dei circuiti, secondo la legge di Moore. «All’inizio degli anni 2000 si diceva che non si potesse andare sotto il micron, oggi invece si parla di nanometri, ovvero di millesimi di micron. Per la fabbricazione di questi oggetti i costi per l’attrezzatura di processo sono esorbitanti, fino a 100 milioni di dollari per singola macchina e per fare una fabbrica intera si arriva a investire miliardi. Ad Agrate attrezziamo una fabbrica media, ce ne sono anche da 10 miliardi dei grandi produttori di memorie. Il terzo paradigma è l’aumento del diametro della fetta di silicio, che è il costo dell’unità prodotta. Nel passaggio da 8 a 12 pollici ci aspettiamo un miglioramento dell’efficienza produttiva. Nel mentre che l’Italia si dota di una fabbrica adeguata allo stato dell’arte  della produzione di semiconduttori,  prolunghiamo anche la leadership del sito di Agrate Brianza nella potenza intelligente. Il sito è un cluster di competenze, perché qui abbiamo progettazione di prodotto e correlato il marketing; attività di sviluppo della tecnologia e produzione vera e propria».

 

L’attuale stabilimento STMicroelectronics ad Agrate Brianza

 

Le area di attività di StT: smart driving…

I chip prodotti ad Agrate verranno applicati principalmente nell’automotive, che rappresenta più del 30% del business di STMicroelectronics; l’azienda ha partnership con produttori di sistema e sempre di più con i carmakers tradizionali finali, ma punta in maniera decisa a innovare anche nel veicolo elettrico. «L’auto assorbe tutto il catalogo delle varie tecnologie nel mondo dei semiconduttori, tecnologie di potenza e intelligenti, tecnologie digitali avanzate per l’elaborazione dell’immagine, i radar per misurare la distanza (con smart power, radiofrequenza, sensoristica meccanici e accelerometria: è un laboratorio incredibile per le applicazioni di semiconduttori. »

Si calcola che l’80% delle innovazioni nel settore automotive sia reso possibile direttamente o indirettamente dall’elettronica, e questo significa che vi sarà un aumento costante, anno dopo anno, del contenuto di semiconduttori di ogni veicolo. I prodotti e le soluzioni di ST per lo Smart Driving spaziano da sistemi avanzati di assistenza alla guida (Adas): tecnologie di visione, imaging, radar, sensori, sistemi di illuminazione adattiva e tecnologie per i display dell’utente. A processori per le unità di gestione del motore (EMUs) e per le unità elettroniche di controllo (ECUs), all’elettronica di potenza intelligente ad alta efficienza che è al cuore di tutti i sottosistemi per l’automotive, ai dispositivi al carburo di silicio per le auto ibride ed elettriche e altro ancora. Fino ai sistemi di infotainment e ai processori per la telematica e i sensori, sia per i nostri sintonizzatori radio e amplificatori, le tecnologie di posizionamento e le nostre soluzioni sicure di connettività car-to-car e car-to-infrastructure (V2X).

 

… e IoT

Il secondo macrosettore di attività di ST è l’Iot. «Sotto il capello dell’Iot ci sono diverse attività, fra cui l’industriale, la casa intelligente e la smart city. E poi abbiamo una presenza nel mobile, con Apple come primo cliente. E’ un catalogo di oggetti che va da quelli utili ai sistemi di riconoscimento facciale fino a molti altri device impiegati nello smartphone – per esempio, il sensore che consente di ruotare l’immagine nello schermo – che facciamo in Francia e in Italia. Apple è un esempio, tutti i grandi produttori di smartphone sono nostri clienti per questi componenti», dice Bellezza.

Sul fronte dell’IoT, ST è leader in tutte le tecnologie che saranno alla base delle prossime generazioni di dispositivi di elettronica di consumo: microcontrollori che lavorano con potenza bassa e ultra-bassa, soluzioni di sicurezza, sensori e attuatori, connettività, sistemi di condizionamento e protezione, controllo del motore, gestione della potenza e dell’energia. L’obiettivo è rispondere alla crescente diffusione di abitazioni, edifici e città intelligenti intervenendo sul loro nucleo essenziale: i sistemi per la gestione e il consumo di energia. Le sue soluzioni sono pensate per funzioni di importanza critica: chip di sicurezza e multifunzione per contatori intelligenti che aiutano utenti e gestori a tracciare e bilanciare il consumo di elettricità, acqua o gas e a fatturarlo, illuminazione stradale più intelligente che “sente” le condizioni dell’ambiente e riduce o azzera l’intensità luminosa in relazione alla luce naturale e alle esigenze della città, e sensori in grado di misurare il flusso del traffico e di re-instradarlo in caso di ostruzioni.

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